Bitumuri Modificate-Aspecte Teoretice Si Practice Predeal2013

OMV Refining & Marketing

Bitumuri modificateAspecte teoretice si practice

Predeal 8-10 Aprilie 2013

2 |OMV Refining & Marketing - 9. April 2013

Content

� De ce modificam bitumurile?

� Cum si cu Ce modificam?

� Cat ne costa utilizarea lor?


Condițiile de trafic – o problema!

Raspunsul

drumului

Conditiide trafic+ mediu


Modificarea bitumurilor - Polimerul ideal

� Solid si elastic la temp. ambienta

� Vascozitate scazuta la temperatura de asternere

� Compatibil cu bitumul si agregatele: stabilitate chimica la temp. de asternere

� Fara toxicitate, el si produsii din termodescompunere

� Reciclabil cu tehnologiile actuale.- nontoxic itself or other decomposition product

- recyclable with existing technologies in road construction field

� The bitumen modification process, theoretically speaking, is realized by mixing polymers with bitumen at high shear rate. The most important in the manufacturing process is the homogenous dispersion of polymer through the bitumen structure and theirs reaction.


Modificarea bitumurilor – Beneficii!

� Beneficiile aduse de modificarea bitumurilor cu polimeri:

� Rigiditate crescuta si rezistenta la deformatii permanenteFlexibilitate

� Consistenta si coeziune sporita

� Imbunatatirea comportamentului la imbatranire

� Interval de plasticitate marit

� Prelungirea duratei de serviciu


Participantii la modificare

� Bitum - mixtura complexa de hidrocarburi cu diverse mase moleculare sub forma de suspensie coloidala are complex

� Faza discontinua – asfaltene+rasini

� Faza continua – maltene (aromate+saturate)

� Polimeri – hidrocarburi cu lanturi moleculare lungi

� Plastomeri ,“componenta vitroasa”, reactioneaza la sarcina, se deformeaza, dar nu revin la forma initiala (EVA,APP,etc)

� Elastomeri, “componenta elastica”, reactioneaza la sarcina, se deformeaza si revin la forma initiala (SBS,SBR,latex,etc)

� Factori externi: sarcina, intindere, temperatura, etc


Modificarea bitumurilor – Procesul

� Compozitional, practica industriala imparte modificarea cu polimeri in 2 grupe:

- Omogene( cele 2 faze sunt intrepatrunse => 1 faza): bitumuri modificate cu EVA,SBR, SBS, etc.

- Neomogene ( cele 2 faze sunt distincte si detectabile): pudreta de cauciuc, PE,PP, Poliolefine. Polimer partial sau deloc dizolvat in bitum

� Pe scurt: bitum+polimer -> moara-> amestec la temperatura -> stocare pt. reactie-> livrare


Modificarea bitumurilor – pudreta de cauciuc

� Cercetare inceputa in anii ‘60

� Presiune ecologica / politica, depozite de anvelope uzate

� Europa: 3 mil. Tone de anvelope uzate

- 52% arse in scop energetic

- 24% reciclate si granulate

- 14% resapate

� Nu este un polimer propriu-zis

� Compozitie

- 46% Polimeri diversi(SBR,Poli-izopren)

- 21% Negru de fum, filer anorganici,etc

- 6% Tesaturi, metal

- 27% Agenti vulcanizare si altele adaosuri


Modificarea bitumurilor – pudreta de cauciuc

Master Batch ProcessMalaxare uscataMalaxare umeda

Pudreta se amesteca cu filerul si agregatele sau cu bitumul

Pudreta inmuiata de aromate,se imbiba superficial cu fractiile usoare din bitum

Adaos:10 – 15% din masa bitumului pt a vedea un efect pozitiv

Macro comportament: elastic Micro comportament : neomogen si cam instabilAdezivitate stresata si oboseala prematura.Necesita polioctonamer pt. reactie chimica plus timp adtional la preparare

Temperatura si uleiurile aromate pornesc devulcanizarea.Scade viscozitatea. Conco-mitent creste vascozitate prin diluarea cauciucului in aromate


Modificarea bitumurilor – Poliolefine

� Poliolefine = mase plastice

� Copolimeri de etilena, propilena, butilena- inert chimic

� Bitum fierbinte -> dispersare

� Timp racire -> recristalizeaza fara a forma retele structurale

� Au buna stabilitate termica si rezistenta la imbatranire

� La 160° densitate 0,8 vs 0,9 bitum. Dispersie cu segregare

� Amestecul bitum-polimer este foarte instabil

� Bitum+poliolefine => bitum aditivat dar nu modificat

� In mixtura au tendinta de a iesi sub forma de pete uleioase


Modificarea bitumurilor – Poliolefine

� Pozitive: - buna influenta asupra punctului de inmuiere, rezistenta la fagasuire, modul de rigiditate, comportament la temp. ridicate

� Negative:- rezistenta scazuta la oboseala, rigiditate crescuta, comportament necorespunzator la temperaturi scazute

� Utilizare preponderenta in industria membranelor bituminoase, mai putin in constructia de drumuri


Modificarea bitumurilor – SBS

� SBS are masa moleculara 80.000-300.000 si continut de Stiren 20-30%

� Nu este compatibil cu orice bitum

� Masa mare sau % de Stiren poate duce la dispersie si instabilitate la stocare

� SBS = sistem coloidal. Stiren faza discontinua, Butadiena faza continua

� Stirenul influenteaza comportamentul la temperaturi ridicate si adezivitatea bitumului la agregat. Formeaza punti de legatura.

� Butadiena influenteaza flexibilitatea, ductilitatea, revenirea elastica si comportamentul la temperaturi scazute.



� Procesul de fabricare.

� Bitumul este incalzit la 1850C, SBS se inmoaie in ulei de flux

� Ambeles e amesteca intr-o moara coloidala

� Amestecul se tine 5 ore; timp necesar de reactie

� ”master batch” se dilueaza conform cerintelor



� Beneficiile modificarii cu SBS

� Comportament imbunatatit temperaturi ridicate si joase

� Rezistenta sporita la fisurare, la deformatii permanente si la stress termic indus (schimbari bruste de temp)

� Aderenta crescuta fata de agregat

� Rezistenta crescuta la oboseala (revenire elastica)

� Efect de regenerare

� Comportament imbunatatit la imbatranire


Superplast – scurta descriere

� SUPERPLAST se adauga direct in mixer inaintea bitumului.

� COMPOZITIE:Polimer de joasa densitate cu punct scazut de inmuiere

PROPRIETATI FIZICE

Aspect: granule de culoare gri

Punct de inmuiere: 130°-140° C

Densitate la 160°: 0,8 kg/cm

PROVENIENTA

deseuri plastice selectate


Superplast - cifre

� DOSAJ: 4-6% din masa bitumului, functie de cerinte

� Timp aditional de malaxare: 20 – 30 sec.

� Dupa producerea mixturii, necesita inca o ora pana la asternere

� Pret Superplast: 1,67 € / kg

� Costuri adaugate la pret bitum: 67 €/to (4%) pana la 100 €/to (6%)

� Productivitatea scade cu 40-50% . Creste uzura statiei


Superplast - oppinions

BECHTEL ENKA GP

Autostrada Kosovo

Uzura SMA 16

Source: Polymer Modified Asphalt by Paolo Visconti from Iterchimica SRL

presented at 1st Albanian Congress on Roads, Tirana, 27-28.09.2012


� 1) Calculation for BA16 (6%M.Plast) - Price of bitumen: 530 €/to delivered - The price of granules 1,67€/Kg. – Granules 6% bitumen mass means 100,2 €/to additional cost – Total price of bitumen: 630.2 €/to - Raw materials cost: 51,2€/to

� 2) Calculation for BA16M - Price of bitumen: 670 €/to delivered – Raw materials cost: 53,97€/to

RETETA BA 16

% Tona Pierderi/Umiditate Materiale Pret

t 4% /3%/1% t (RON/to) (RON/to) (EUR/to)

8,5 0,085 0,0034 0,0884 25 2,21 0,53

SORT 0/4 CC 31,2 0,312 0,01248 0,324 63,15 20,49091 4,94

SORT 4/8 CC 21,7 0,217 0,00868 0,226 71 16,02328 3,86

SORT 8/16 CC 23,6 0,236 0,00944 0,245 70 17,1808 4,14

FILER M 9,5 0,095 0,00285 0,098 138 13,5033 3,25

BITUM 5,5 0,055 0,00055 0,056 2199,5 122,1822 29,44

100 1,000 0,0374 1,037 Total 189,38 45,63

Valoare

SORT 0/4 R

material

DENUMIRE

RETETA BA 16 ( 6% M.Plast)



8,5 0,085 0,0034 0,0884 25 2,21 0,53

SORT 0/4 CC 31,2 0,312 0,01248 0,324 63,15 20,49091 4,94

SORT 4/8 CC 21,7 0,217 0,00868 0,226 71 16,02328 3,86

SORT 8/16 CC 23,6 0,236 0,00944 0,245 70 17,1808 4,14

FILER M 9,5 0,095 0,00285 0,098 138 13,5033 3,25

BITUM 5,5 0,055 0,00055 0,056 2615,33 145,2816 35,01

100 1,000 0,0374 1,037 Total 212,48 51,20

Valoare

SORT 0/4 R

material

DENUMIRE

RETETA BA 16 M



8,5 0,085 0,0034 0,0884 25 2,21 0,53

SORT 0/4 CC 31,2 0,312 0,012 0,324 63,15 20,49091 4,94

SORT 4/8 CC 21,7 0,217 0,009 0,226 71 16,02328 3,86

SORT 8/16 CC 23,6 0,236 0,009 0,245 70 17,1808 4,14

FILER M 9,5 0,095 0,003 0,098 138 13,5033 3,25

BITUM 5,5 0,055 0,001 0,056 2822 156,7621 37,77

100 1,000 0,037 1,037 Total 223,96 53,97

material

ValoareDENUMIRE

SORT 0/4 R


Superplast - figures

� Puterea consumata pt un mixer de 2 to ( 2x22Kw )

45 sec: 6,8Kw; extra 20sec = 3Kw in plus

� 1 to bitum => 18 to BA16

� 2to mixer => 9 cicluri * 3Kw=> 27Kw cost adtional

� La 45 sec. ciclu de productie avem cost ~9EUR/to, pt extra 20 sec. costul creste cu 3,6 EUR/to

� Cost de productie pt:

- 1to BA16 cu Superplast= 46,99+12,06+0,07=63,01EUR/to

- 1to BA16M = 53,66+9=62,66 EUR/to


Costul a 20 sec suplimentare

� Consecinta: 35% scaderea productiei

� Cost de productie (EUR/to)65Kt 100Kt

Amortizari 5,07 3,30

Costuri fixe 0,14 0,09

Carburant 0,31 0,25

Energie/gaz 4,51 3,47

Intretinere 0,21 0,13

Cheltuieli personal 2,38 1,55

Paza 0,22 0,14

Chirie 0,18 0,18

TOTAL 13,02 9,11


Costul a 20 sec suplimentare

� Productia 1 zi: 1,200 to BA16 (6%M.Plast)

� Productie normala 1 zi: 2,000 to BA16M (PMB)

� Suprafata nepavata: 8,150 m2 , aprox 350 m de drum (23m lat.)

� Fiecare1 sec. aditional la malaxare = 2.2% uzura suplimentara

� 20 sec. plus la malaxare = 40% mai mult timp necesar pt executie


Pretul bitumului – influenta asupra costurilor

RETETA MASF 16

% Tone Losses/Moist Qty

t 4% /3%/1% t (EUR/to)

SORT 0/4 CC 17 0,160 0,006 0,166 2,53

SORT 4/8 CC 21 0,197 0,008 0,205 3,27

SORT 8/16 CC 50 0,470 0,019 0,489 7,67FILER M 12 0,112 0,003 0,115 3,84

BITUM 6 0,058 0,001 0,059 33,35

FIBRA 0,4 0,004 0,000 0,004 2,26

106,4 1,001 0,037 1,038 52,92

PriceRaw material

RETETA MASF 16


t 4% /3%/1% t (EUR/to)

SORT 0/4 CC 17 0,160 0,006 0,166 2,53

SORT 4/8 CC 21 0,197 0,008 0,205 3,27

SORT 8/16 CC 50 0,470 0,019 0,489 7,67FILER M 12 0,112 0,003 0,115 3,84

BITUM 6 0,058 0,001 0,059 33,64

FIBRA 0,4 0,004 0,000 0,004 2,26

106,4 1,001 0,037 1,038 53,21

PriceRaw material

RETETA MASF 16


t 4% /3%/1% t (EUR/to)

SORT 0/4 CC 17 0,160 0,006 0,166 2,53

SORT 4/8 CC 21 0,197 0,008 0,205 3,27

SORT 8/16 CC 50 0,470 0,019 0,489 7,67FILER M 12 0,112 0,003 0,115 3,84

BITUM 6 0,058 0,001 0,059 33,94

FIBRA 0,4 0,004 0,000 0,004 2,26

106,4 1,001 0,037 1,038 53,50

PriceRaw material

Cost de production + transport + asternere = 22,52 EUR/to

Bitum 564 EUR/to + 5 EUR crestere Productie 52,62 => 52,92=> 0,57% (0,3 EUR/to) Cost Total 75,14 => 75,44=> 0,4% (0,3 EUR/to)

Bitum 564 EUR/to + 10 EUR raiseProduction 52,62 => 53,21=> 1,12% (0,59 EUR/to) Cost Total 75,14 => 75,73=> 0,79% (0,59 EUR/to)

Bitum 564 EUR/to + 15 EUR raiseProductie 52,62 => 53,50=> 1,67% (0,88 EUR/to) Cost Total 75,14 => 76,02=> 1,17% (0,88 EUR/to)


Cost suplimentar cu incalzirea bitumului

� Calculatie efectuata pe un tanc de 60 m3 cu sistem electric de incalzire. Temperatura exterioara medie in 24 ore : 20°C (toamna)

� Ridicarea temperaturii cu 5°C:

226 Kw pt 50 to => 4,52 Kw/h pe 1to

Timp necesar cresterii cu 1°C (50 to): 55 min.

� Mentinerea nivelului de temperatura:

74 kw/h in 24h

� Incalzirea a 50 to. cu 20°C: 904Kw in 20 ore.


Cost suplimentar cu incalzirea bitumului

� Unloading temp. 145°C. Required temp. 165°C. Gap 20°C

� Heating of 50 to. with 20°C: 904Kw in 20 hours.

� MASF: additional10-15 sec=> 25% more wearing for asphalt plant


CCB Region East – Overview and figures

Va foarte multumesc!

Documents

Bitumuri Modificate-Aspecte Teoretice Si Practice Predeal2013